【doc】尿素装置在用高压换热器列管的涡流检测

【doc】尿素装置在用高压换热器列管的涡流检测 尿素装置在用高压换热器列管的涡流检测 ? 56? ;b-5~ 尿素装置在用高压换热器列管的涡流检测 TheEddyCurrentInspectionforTubesofIn—ServiceHigh PressureHeatExchangerinUreaPlant 南京金陵石化公司化肥厂 - f~2o53.6 Thepaperintroducedtheprincipleandmethodofmeasuringthethiekne~andinspectingthe defectwithelectromagneticeddycurrenttestingfortubesofin—serviceheatexchangerinOrea plant.Italsoanalysedandevaluatedtheresultofins10cct|onandexperiment. 关键词塑竺型塑堇分析趋肤效应感微热嚣.列管 c汽提塔,甲铵冷凝器,高压洗涤器是尿 素生产装置中三台重要的大型换热器.在年度 大检修时对其中数千根管子进行全面检测及综 合评价,对保证设备的安全运行有着重要意义. 电磁涡流法是目前对这种管子进行检测的唯一 有效的方法. 衰l 1设备概况 三台设备均为立式管壳式换热器,见图1. 管内为强腐蚀性工艺介质甲铵等.壳层侧为低 压蒸汽及水.管内外压差约15MPa,介质温度为 183C.三台换热器管子的具体数据见表1. \项管子规格管板厚度 %材质管数 COz汽提塔3l×3×700000Cr25Ni22Mo22800500 甲铵冷凝器25×2.5×120003l6L2550400 高压洗谦器25×2×30003l6L496200 2易发生的问题 在强腐蚀性介质作用下,尽管管材为较好 的耐蚀材料,但由于温度分布不均匀,会在管子 内壁发生均匀腐蚀,造成管壁的明显减薄,当减 薄到一定值时就会发生爆管.由于其它原因使 壳侧水中a含量过高时,会在管外壁产生应力 ?236? 腐蚀裂纹.管口泄漏会造成管壁的局部腐蚀.无 论哪种情况,一旦使管子发生泄漏就必须停车 处理.这将使工厂蒙受巨大的经济损失. 3管壁厚度的涡流法检剥 由于换热器内管数很多,管程较长,用其它 方法几乎无法检测.涡流法为非接触式测量,速 压力容器第9卷第3期 图l lZ一17肇藏倥帅fd道记晕位 翻 度快,精度高,操作简便,是理想的检测方法. 检测原理在探头线圈中通以高频交变电 流,就会在周围的管壁中感应出环状祸流当管 壁厚度小于祸流的标准渗透深度时,壁厚的变 化将明显地影响涡流的强弱.同时由于腐蚀造 成管内径增大,相当于探头与工件间的填充系 数降低.两种因素共同作用使检测线圈的阻抗 发生变化,由此即可推算出管壁的实际厚度值. cVo1.9No.31992 ?57? 检测线圈接成桥式电路,与放在标准管内 的参考线圈进行比较从而在仪器上读出偏差 电压.实际检测装置如图2.为有效抑制各种干 扰,测每根管子时都使探头通过标样管一次.每 根管子不同位置的壁厚值都可从记录曲线上准 确读出,通常把管壁最薄段的数值记录在案.由 于采用周向圆柱形探头,所测数值为同一截面 上不同方位壁厚的平均值.典型的记录曲线见 图3.探头速度一般<lm/s. 3 测厚的评价及验证经过多年的实际检测 及不断改进,这种测厚技术已相当成熟,并已成 为计算管子年腐蚀率,估计管子残余寿命的可 靠手段.同时为了实际验证检测结果的准确性, 曾对所测管子进行了数次现场拔管解剖.对管 子断面从八个不同方位用卡尺测量取其平均值 与仪器检测值相对比,结果见表2.由表中可看 出误差均不超过0.05ram. 衰2 61—26—8BB16TT—O1TT—O2 实际壁厚值1. 742+831821.95 仪表测量值1.752.B518O1.g0 误差O01O02— 0.02——O.05 打1m ? 237? ? 58?尿素装置在用高压换热器班萱煦强遵?童 |管壁缺陷的涡流探伤曲线做为判别缺陷的主要依据口 换热器管子虽然在制造时已进行过探伤检 查,但由于设备运行中介质腐蚀,机械振动,冲 蚀等原因怕会产生管子的局部缺陷,甚至会造 成泄漏.目前在各大化肥厂的甲铵玲凝器中,由 于管子腐蚀缺陷造成泄漏甚至爆管的现象也屡 见不鲜. 涡流探伤的基本原理在差动式探头线圈 中通以高频电流,在管壁内感应出环状涡流,管 壁内存在缺陷将改变涡流的强弱及分布,从而 使检测线圈的阻抗发生变化,分析这种变化的 相位,幅值及波形特征,即可判定缺陷.其原理 见图4 图4 为进一步分析缺陷产生的位置(内壁或外 壁)及缺陷深度,一般采用阻抗分析法.即提取 缺陷信号的相位,幅值及波形特征等全部有用 信息. 由于涡流存在着趋肤效应,管壁内涡流分 布是随深度增加其幅值按指数衰减而相位线性 滞后. 即J一Je寺" 式中J.——表面涡流密度 J——距表面处涡流密度 d——标准渗透深度 根据这一原理,对具有不同深度平底孔和 内壁环形槽的标样管进行检测,可得到如图5 的信号波形.据此可以得到缺陷深度与信号相 位的对应曲线,见图6.在实际检测中,即以此 ? 2:38? 证 矗 图5 / 图6 多频法检测由于换热器大多有碳钢管板 和隔板,这将产生很大的干扰信号,从而使此处 的管壁缺陷信号发生畸变为此我们采用了双 颧或多颧涡流检测技术.隔板对不同的检测频 率有不同的响应,根据这,特点,同时将两个或 多个激励频率电流施加到探头上,分别检波再 通过混频单元进行信号处理,从而将隔板的干 扰信号抵消掉而只保留真实缺陷信号.目前这 种方法已广泛应用,并取得了良好的检测效果. 旋转点式探头复查在管子两端的上下管 板都位由于情况复杂.干扰太多,并且常常产生 复合缺陷,为了准确判别缺陷,我们还采甩旋转 点式探头进行重点复查由于点式探头体积小, 分辨率高,并进行Y—T形式扫描,因此不但能 清楚地区分管外侧的碳钢管板情况,而且能分 辨出同一截面上的几个缺陷.对差动探头是一 种有效的补充. 在实际检测中,由于管子缺陷的复杂性,信 压力窖器第9卷第3期 压力容器 号波形往往不是简单的"8"字形,因而其相位角 也常常难于准确测定.甚至根本无法确定,这就 影响了对缺陷深度的判定.在这种情况下就需 要采用其它的涡流技术手段加以辅助判别.例 如用旋转点式探头或提高频率复测等手段.但 无论采用舸种手段,检澳1人员都必须有丰富的 现场检测经验及对设备状况的深入了解.为了 保证现场判别的准确性,只要可能,都要将有典 型缺陷信号的管子拔出来解剖加以验证. 硇掉头 馈 7 例如我们在对东北某厂甲铵冷凝器的检测 中,发现有40多根管子在同一管段位置出现大 致相似的信号,改用旋转点式撵头仔细复查得 到明显的缺陷信号,见图7为了慎重起见,拔 出了一根典型信号的管子,果然在指定的位置 上看到了很明显的两条裂纹,见图8经进一步 的解剖分析,证实裂纹深度已达管壁厚度的 70%以上这与相位分析判断的缺陷深度相吻 合. 上述的涡流法测厚,探伤原理及方法对非 铁磁性管子检测也是完全适用的用前检查及 单根管子的检测由于干扰较少将更为简单.在 ?59? 用碳钢管子的检测要采用另外的仪器及方 法. 圉8 5问题及建议 用涡流法检查在用换热器管子虽是行之有 效的方法,但也有不足之处:检测结果不够直 观,信号评定较复杂,对大直径,大壁厚的管道 检测灵敏度下降等.但随着涡流技术的发展和 仪器的改进,检测的可靠性将会大大提高 目前,涡流检测方法应用尚不普及.随着工 业的发展将会有更多的在用换热器需要进行涡 流检测.这就要求尽快根据我国实际情况,制订 出在用设备的涡流检测标准,并加强和协调统 一 对检测人员的等级培训和考核取证工作以 促进涡流检测技术在工业生产中发挥更大作 用. (上接55页) 内壁气一藏相交界处发现磁壤显示300余处;7 罐在内壁气一液相交界处发现磁痕显示200处. 其中大部分经打磨消除,还有近120条缺陷磁 痕显示比较深,经安全评定后,采用碳弧气刨铲 除井进行焊补经评定后的上述压力容器均已 安全运行5年以上. 4结柬语 磁粉探伤是无损检溯技术中的主要探伤方 CPVTVo1.9No.31992 法之一.它对铁磁材料的表面和近表面缺陷有 着操作简单,缺陷显示直观,检出灵敏度高等优 点.根据实践和资料介绍,经安全评定后需返修 的缺陷约有三分之一到一半是由磁粉探伤检出 的,而且其中有许多是超声和射线探伤没有或 无法检出的.因此磁粉探伤对保证安全评定的 正确性起到了重要的作用. ?2鞠?